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序

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... 圖為採用全電推進系統的西北風級兩棲攻擊艦。供圖：陽明 2月28日，「的黎波里」號兩棲攻擊艦交付美海軍。除側重提升航空作業能力外，該艦據稱還有一個較大特點：它是一艘採用全電推進方式的軍艦。 長期以來，不少國家一直在研發全電推進的戰艦，並取得一定成果。一些國家的科研人員還對相關技術應用加以延伸，試圖探索用「電動」方式來解決坦克、戰機的一些問題。 發電機、電動機加身，似乎正在成為更多可機動武器裝備今後發展的一大選項。那麼—— 如果對世界上的戰艦、戰車、戰機推動方式稍加對比就會發現，當前，對全電推進系統可以相對成熟地加以運用的，是一些國家海軍的艦船。而且，越來越多的國家正在對全電推進系統上艦表現出濃厚的興趣。 在機械推進技術已經成熟的今天，為什麼電力推進方式能贏得各國海軍垂青？原因就是，和傳統的機械推進相比，它具有適應當前艦艇發展以及未來戰爭需求的潛力。 隨著現代戰艦上用電設施越來越多，採用傳統機械推進系統的艦船往往需要配置至少兩套原動機：一套原動機用來驅動機械帶動螺旋槳等，使戰艦前行；另一套用來發電，滿足艦上各類用電設施的需求。這就使得戰艦動力結構更加複雜、造價高昂，易出故障且難以維修。 採用電力推進方式，用發電機將艦船原動機的機械能轉換為電能，再傳輸給艦船的推進電動機，帶動螺旋槳或噴水推進器工作，不僅可以降低燃油消耗、合理利用能源、降低整體成本，而且可以延長發動機的使用壽命。 採用全電推進方式的戰艦，優勢更加明顯。全艦所有原動機都用來產生電力，通過計算機分配和控制，電力可以迅速高效地分配給最需要的組件。這樣的動力調配方式，有利於更好地滿足電磁彈射裝置、電動升降機甚至高能雷射武器等高耗能武器的需要。 全電推進方式下，能量由電力傳輸而不是由機械傳輸，因此艦船可以省去傳動軸系和離合器，減少甚至無需變速箱。如此，既減重量、省空間，有利於武器裝備合理配置，也使得戰艦更易於操控。同時，電力通過多路徑流向電動機，也可以提升艦船動力的抗毀性。 當然，電力推進方式所帶來的這些特點和優勢，不會只體現在戰艦上，這種推進方式用在戰車和戰機上，也同樣能帶來相關方面的很大改變與提升。 如此，電力推進成為各國寄予厚望的武器裝備動力選項也就不足為奇了。 戰艦：再次駛入「全電推進」時代 當前，各國戰艦主流的推進方式仍為機械電力混合推進，即以大功率的柴油機、蒸汽機、燃汽機為原動力，高速航行時直接採用機械推進方式；低速巡航時，依靠電動機驅動螺旋槳等，以滿足艦船經濟性和低噪聲需要。 但是，這種混合推進方式目前正被更「高端」的綜合電力推進方式所取代。 與前者還存在機械直接推進不同，採用綜合電力推進方式時，艦上所有的二級能源都為電能，推進、作戰等系統的運行全部由電能帶動電動機來驅動。艦船的「全電推進」指的就是這種綜合電力推進方式，而不是指狹義上的僅靠電池來驅動。 之所以說戰艦是再次駛入「全電推進」時代，是因為早在上世紀初，就已有戰艦開始應用全電推進系統。 眾所周知，在燃氣輪機領域，英國一直處於世界領先地位。但上世紀初的全電推進領域，跑在前面的卻是美海軍。原因很簡單：美國當時尚未研製成功大功率蒸汽輪機的減速齒輪。 無奈之下，其設計師在研發海軍「木星」號運煤船時，便想到用蒸汽輪機來發電、再由電動機驅動螺旋槳。後來，「木星」號陰差陽錯被改裝成航空母艦「蘭利」號，這使它極其偶然地成為人類歷史上第一艘全電推進的戰艦。 基於同樣原因，美海軍後來的「田納西」號戰列艦、「科羅拉多」號戰列艦、列剋星敦級航母都採用了類似的「蒸汽輪機 發電機 電動機」推進設計。 不過，當時艦船上的電路抗損性較差，動力可靠性不如機械驅動的戰艦，所以在大型減速齒輪研製成功後，美海軍又回到蒸汽輪機經減速齒輪驅動螺旋槳的時代。 上世紀80年代，隨著新型發動機和發電機的問世及戰艦噸位增大，電力推進概念復甦。1987年英國率先在現代護衛艦上採用部分電力推進技術，驗證混合電力推進的優越性。此後，法、德、美等國的海軍相繼裝備了混合電力推進艦船，如歐洲多任務護衛艦、F125型護衛艦、「馬金島」號兩棲攻擊艦等。 這一過程中，綜合全電推進系統的研究取得成果。這次，走在前面的仍是英國。 2001年，英國全電推進的「海神之子」級船塢登陸艦下水。2006年開始下水的45型驅逐艦及2014年下水的「伊莉莎白女王」號常規動力航母同樣採用全電推進方式。 法國海軍緊隨其後，2004年下水的西北風級兩棲攻擊艦也應用了全電推進系統。 美海軍在其2006年下水的劉易斯和克拉克級彈藥補給艦上驗證了全電推進技術，並在2013年開始陸續下水的朱姆沃爾特級驅逐艦上採用了全電推進系統，但該驅逐艦自下水之日起便問題不斷。 同時，這一技術開始向潛艇延伸。法國紅寶石級核潛艇和美國維吉尼亞BLOCK4攻擊型核潛艇均採用全電推進方式。 可以預見，隨著更多高強度、輕質量複合材料在發電機上的應用，以及大功率、小尺寸電動機技術的不斷突破和發展，「全電動」戰艦也許將很快迎來自己的春天。 坦克：局部突破，想說「全電動」不容易 當前，各國對傳統推進動力坦克的研發、改進與挖潛仍在繼續。與此同時，作為新概念坦克——全電坦克日益成為研發的重點。 這種新概念坦克和以前的電傳動坦克有所不同，它的火力、機動和防護都以電能為基礎，即不僅動力上採用電力推進方式，而且武器裝備也將高度依賴電能，包括使用電磁裝甲、電磁炮、電熱炮等進行防護和作戰。 如果按以前對電傳動坦克的定義，即只從動力上採用電力推進方式來判定，那麼，在第一次世界大戰期間，就已有「電動坦克」投入戰場。它就是法國的「聖沙蒙」重型坦克。 這種重達20多噸的坦克，動力源是一臺90馬力的四缸汽油機，通過克羅切特-考拉度電傳動系統驅動主動輪，帶動履帶板向前開進。 此後，多國在電傳動坦克研製方面作過嘗試，包括英國的TOG重型坦克，美國T1E1重型坦克，德國「虎」P重型坦克、「鼠」超重型坦克以及蘇聯IS-6重型坦克等。只不過，這些嘗試幾乎都因電傳動技術不夠成熟歸於失敗。 德國的費迪南/象式重型坦克殲擊車可謂這個時期碩果僅存的「電動坦克」。它曾參加庫爾斯克戰役，擊毀過對手的不少坦克。但是，超過60噸的體重，加上傳動系統方面的問題，使它在與重型坦克一起衝鋒時「情況」不斷。 在此之後，相關探索並未停止。冷戰期間，美國曾經為M113裝甲車和AAV7兩棲裝甲車換裝過新型電傳動裝置，德國也在「黃鼠狼」步兵戰車上安裝過使用永磁電機的電傳動系統。 進入上世紀90年代，隨著發電機、電動機研發領域出現明顯進步，一些國家提出「全電坦克」的概念，開始以此為基礎研發下一代新型坦克。如美國聯合防務公司設計研發的轉型技術演示車TTD、德國馬克公司推出的LLX型裝甲車等，瑞典、法國、南非等國家也先後展開相關研發。 南非的「大山貓」裝甲偵察車通過換裝德國提供的永磁電機和使用混合鎳電池，從機械傳動裝置改裝為電傳動裝置，重量減輕1.8噸多，最大行程增加了400千米。這反映出，新型電傳動系統已經在一些方面取得新突破。 除了動力系統上的電動化外，電磁炮、電磁裝甲等新興武器裝備的研製也在緊鑼密鼓地進行。當前，一些國家已研製出電磁炮樣炮，據稱可用於新型坦克。 但是，無論是電磁炮、電磁裝甲，都需要消耗大量電能，儲電裝置體積過於龐大，仍將是坦克「全電動化」研製過程中需長期面對的難題。 戰機：「多電」方興，「全電」研發之路仍然漫長 和戰艦的動力系統有混合推進和全電推進之分類似，飛機其實也有多電飛機和全電飛機之分。 一般來說，多電飛機上使用的主要功率是電功率，但也不排除使用少量其他功率。換句話說，多電飛機主要依靠電力飛行，但也不排除使用部分其他能源。它最重要的特徵是大量採用機電作動器，用電力驅動代替了機上的液壓、氣壓、機械系統和飛機附件傳動機匣。 上世紀80年代中期，美國先行組織開展對多電飛機技術的研究。研究涉及到發電、配電、電力管理、電防冰、電剎車、電力作動和發動機等多個方面。目前，相關研究成果已逐漸得到應用，F-35戰鬥機也因此成為具有一定代表性的多電戰機。 廣義上的全電飛機則是指以完整的電氣系統取代液壓、氣動和機械系統的飛機，其飛行控制和機載系統所需功率全部由飛機中央供電系統提供。從發展進程來看，多電飛機可視為全電飛機發展的一個過渡階段。當前，「多電」方興未艾，而「全電」相關技術還不夠成熟，其研發之路仍然漫長。 不過，全電戰機的影子已在一些試驗飛機上閃現，如2019年底美國在阿姆斯特朗飛行研究中心展示的X-57飛機，就純粹以燃料電池、太陽能電池為動力源。作為一款全電動載人飛機，其所用的鋰離子電池模塊已完成飛行條件下的測試，電動機也已經通過驗收。但在此之前，其鋰離子電池在熱失控試驗中遭遇嚴重失敗，以至於相關方不得不重新設計電池模塊。 而一些以太陽能電池為動力的中大型無人機，要具備夜間持久飛行的能力，也必須先過研發關，即要能研究出可儲存足夠能量的高儲能光電池陣列。 由此來看，即使是狹義上的全電戰機，打造起來也絕非易事。從這個層面來看，無論是廣義還是狹義上的「全電」戰機，其研發之路仍將漫長而艱難。

文章來源取自於：

每日頭條 https://kknews.cc/military/qxmvva8.html

博客來 https://www.books.com.tw/exep/assp.php/888words/products/0010845916

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